摘要：水泥窯協(xié)同處置技術(shù)可以將污染土壤進(jìn)行“資源化、無(wú)害化”的處置，在國(guó)內(nèi)污染土壤修復(fù)行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。然而，該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，也存在一定劣勢(shì)和風(fēng)險(xiǎn)，主要包括排放指標(biāo)管控難度大、特殊污染物處理困難、二次污染風(fēng)險(xiǎn)高和成本效益不明確。針對(duì)這些問(wèn)題，提出了相應(yīng)的管控措施建議，以期為水泥窯協(xié)同處置技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：水泥窯協(xié)同處置污染土壤劣勢(shì)

DiscussionontheDisadvantagesandControlMeasuresofCollaborativeDisposalofContaminatedSoilinCementKilns

KANGYuanyuanLYUYou

HebeiProvincialAcademyofEcologicalEnvironmentalScience，Shijiazhuang，HebeiProvince，050037China

Abstract：Thecollaborativedisposaltechnologyofcementkilncanachievethe"resourceutilizationandharmless"disposalofcontaminatedsoil，whichhasbeenwidelyusedindomesticcontaminatedsoilremediationindustry.However，therearesomedisadvantagesandrisksinthepracticalapplicationofthistechnology，mainlyincludingthedifficultyofemissionindexcontrol，thedifficultyofspecialpollutantstreatment，thehighriskofsecondarypollutionandtheunclearcostbenefit.Inviewoftheseproblems，thecorrespondingcontrolmeasuresandsuggestionsareputtedforward，inordertoprovidereferenceforthesustainabledevelopmentofcementkilncollaborativedisposaltechnology.

KeyWords：Cementkilns;Collaborativedisposal;Contaminatedsoil;Disadvantages

水泥窯協(xié)同處置污染土壤具有處置對(duì)象廣泛、處置效率高、有效避免尾氣二次污染等獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并且能夠解決異位土壤修復(fù)產(chǎn)生的土壤終端消納問(wèn)題[1-2]。因此，該技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越多，得到了業(yè)界的廣泛認(rèn)可。然而，該技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中也存在一些劣勢(shì)，如排放指標(biāo)控制難度大、特殊污染物處理困難等問(wèn)題。本文分析了水泥窯協(xié)同處置污染土壤的主要劣勢(shì)，提出了相應(yīng)的管控措施，以期為該技術(shù)的應(yīng)用提供參考。

1水泥窯協(xié)同處置污染土壤現(xiàn)狀

水泥窯協(xié)同處置技術(shù)是指符合或者經(jīng)預(yù)處理達(dá)到入窯條件的污染土壤，在水泥窯中經(jīng)過(guò)高溫燃燒和水泥熟料礦物，達(dá)到水泥熟料產(chǎn)出同時(shí)土壤無(wú)害化的過(guò)程。其中，污染土壤中的重金屬凝固在熟料中，有機(jī)物則被分解成CO2、H2O等[3]。水泥窯協(xié)同處置包括污染場(chǎng)地現(xiàn)場(chǎng)施工和水泥窯污染土壤處置兩個(gè)階段。污染場(chǎng)地現(xiàn)場(chǎng)施工一般指開(kāi)挖外運(yùn)污染土壤，水泥窯處置則主要包括污染土壤貯存、預(yù)處理、投加、焚燒和尾氣處理等過(guò)程[4]。其中，回轉(zhuǎn)窯中污染土壤的摻燒比和污染土壤的投加位置是水泥窯協(xié)同處置的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。

水泥窯可以處置包括重金屬、多種有機(jī)物（如揮發(fā)性有機(jī)物、半揮發(fā)性有機(jī)物和農(nóng)藥類等）以及復(fù)合污染土壤。涉及的主要行業(yè)有化學(xué)原料與化學(xué)制品制造業(yè)、金屬品制造、醫(yī)藥生產(chǎn)、紡織行業(yè)等。2007年，北京金隅水泥廠成為我國(guó)首家開(kāi)展水泥窯協(xié)同處置污染土壤的企業(yè)，成功協(xié)處置了1.6萬(wàn)m3含有農(nóng)藥污染物的土壤，標(biāo)志著我國(guó)污染土壤水泥窯協(xié)同處置項(xiàng)目的開(kāi)端[5]。隨著我國(guó)工業(yè)污染場(chǎng)地土壤修復(fù)行業(yè)的出現(xiàn)，水泥窯協(xié)同處置因其較強(qiáng)的處理能力和相對(duì)較低的成本等優(yōu)點(diǎn)，得到了國(guó)家的積極支持，在國(guó)內(nèi)污染土壤修復(fù)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。2014—2020年期間，水泥窯協(xié)同處置技術(shù)在的占比從的6%顯著提升至20%[6]。

北方地區(qū)，以河北省為例，截至2020年大約有8%的項(xiàng)目是利用水泥窯協(xié)同處置技術(shù)進(jìn)行污染土壤修復(fù)的。其中，涉及的行業(yè)有50%以上為化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)，土壤主要污染物為多環(huán)芳烴、苯系物和石油烴等[7]。南方地區(qū)，以廣東省為例，2016—2022年，廣東省采用水泥窯協(xié)同處置技術(shù)修復(fù)的污染土壤中，重金屬和無(wú)機(jī)污染物污染土壤方量占比最大，占比為91.89%，而處置的有機(jī)物和重金屬有機(jī)物復(fù)合污染土壤僅分別占5.53%和2.69%[5]。

2水泥窯協(xié)同處置污染土壤的主要劣勢(shì)

2.1排放指標(biāo)管控難度大

水泥生產(chǎn)過(guò)程中涉及多種污染物，包括煙塵、氮氧化物、重金屬等，環(huán)境管控指標(biāo)也較為嚴(yán)格[8-10]。并且由于被處理的污染土壤性狀差異較大，使得排放指標(biāo)的控制更加困難。首先，不同污染土壤中污染物的種類、濃度差異明顯，這對(duì)窯爐工藝調(diào)控提出了更高要求。此外，水泥窯協(xié)同處置過(guò)程中存在諸多不確定因素，如溫度、時(shí)間和原料配比等，這些因素的變化會(huì)對(duì)排放產(chǎn)生影響，導(dǎo)致排放指標(biāo)管控難度增加。例如：水泥窯協(xié)同處置含有高含量的有機(jī)物污染的土壤時(shí)，需要通過(guò)提高窯溫和停留時(shí)間來(lái)提高無(wú)害化效果。其次，一些難降解或難揮發(fā)的特殊污染物也可能隨煙氣排放，進(jìn)而超標(biāo)，給監(jiān)測(cè)和管控帶來(lái)了困難。而對(duì)重金屬含量較高的污染土壤的處置，則需要控制土壤投加量，避免重金屬的富集。這種差異性對(duì)于確保各項(xiàng)排放指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)提出了挑戰(zhàn)。再次，目前水泥窯協(xié)同處置污染土壤的排放標(biāo)準(zhǔn)尚不完善，缺乏針對(duì)性的監(jiān)管和評(píng)價(jià)方法，同樣給排放監(jiān)管增加了難度。最后，目前的監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)備不能夠滿足復(fù)雜環(huán)境條件下的監(jiān)測(cè)需求，對(duì)處置全過(guò)程的排放情況進(jìn)行準(zhǔn)確、完全的監(jiān)測(cè)。

2.2特殊污染物處理困難，二次污染風(fēng)險(xiǎn)高

水泥窯協(xié)同處置污染土壤的過(guò)程可以產(chǎn)生包括煙氣中新污染物的生成、水渣中持久性有機(jī)污染物的殘留以及重金屬的富集等二次污染。尤其是對(duì)于一些特殊污染物處理難度大，如果處理不當(dāng)，不僅容易造成處置效率低，還會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成新的污染。例如：污染土壤中若多氯聯(lián)苯等持久性有機(jī)物含量較高，則不能作為原料通過(guò)預(yù)熱器添加。預(yù)熱器的高溫環(huán)境可使污染物發(fā)生解吸作用，生成二噁英、呋喃等有機(jī)污染物，處置不到位則會(huì)導(dǎo)致有害物質(zhì)的超標(biāo)排放[11]。即使采取了煙氣凈化等措施，也很難確保這些特殊污染物完全去除。此外，重金屬如鎘、汞等具有高揮發(fā)性，揮發(fā)后會(huì)隨煙氣進(jìn)入窯灰返回回轉(zhuǎn)窯，或直接與水泥熟料混合成為水泥產(chǎn)品的組成部分[12]。而目前，對(duì)水泥中重金屬的長(zhǎng)期浸出行為以及穩(wěn)定持久性的研究尚不充分。

2.3成本效益不明確

水泥窯協(xié)同處置技術(shù)與傳統(tǒng)的土壤修復(fù)方法相比，仍需要相對(duì)較高的能耗和技術(shù)設(shè)備要求。例如：特殊污染物的處理需要增加預(yù)處理步驟，而一些水泥窯企業(yè)預(yù)處理設(shè)備落后，無(wú)法使污染土壤達(dá)到入窯要求。高毒性和難降解性廢物適合在具有氣相停留時(shí)間長(zhǎng)的窯頭主燃燒器及窯門罩投加點(diǎn)添加，然而一些企業(yè)并沒(méi)有在窯頭設(shè)置投加點(diǎn)，待處置廢物全部從窯尾煙室中投加，易造成導(dǎo)致有機(jī)物的焚毀去除率較低[13]。此外，污染土壤的前期調(diào)查和性質(zhì)分析需要投入大量資金、時(shí)間和精力。技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中產(chǎn)生的間接費(fèi)用，如對(duì)二次污染的控制措施（煙氣凈化等）、環(huán)境工程監(jiān)理和效果評(píng)估等，也會(huì)增加成本。同時(shí)，水泥行業(yè)由于碳排放政策和能源成本上升等原因，水泥窯協(xié)同處置成本逐年增加，在工期及治理成本上面臨較大的壓力。因此，該技術(shù)的實(shí)際經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境效益仍需要進(jìn)一步評(píng)估。

3水泥窯協(xié)同處置污染土壤的控制措施

3.1建立完善監(jiān)管制度體系

一是建立健全排放檢測(cè)體系，包括在線監(jiān)測(cè)、定期監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握污染物的排放動(dòng)態(tài)，降低二次污染的風(fēng)險(xiǎn)，為調(diào)整工藝條件提供依據(jù)。二是建立污染土壤來(lái)源、處置全過(guò)程的信息臺(tái)賬，確保可溯源管理。三是相關(guān)部門根據(jù)現(xiàn)有的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)等，及時(shí)完善協(xié)同處置污染控制標(biāo)準(zhǔn)，明確更加嚴(yán)格的排放限值，特別是難降解、難揮發(fā)的特殊污染物。四是要加大監(jiān)管執(zhí)法力度，確保各項(xiàng)排放指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

3.2采取分類處理

對(duì)于不同類型的污染土壤，可以采取差異化的協(xié)同處置措施。對(duì)于重金屬污染的土壤，可重點(diǎn)控制重金屬的富集；對(duì)于有機(jī)污染的土壤，則要關(guān)注有機(jī)污染物在煙氣中的轉(zhuǎn)化及去除；對(duì)于特殊污染物較多的土壤，則需要采取針對(duì)性的預(yù)處理措施。并且可根據(jù)污染土壤情況、水文地質(zhì)條件及場(chǎng)地規(guī)劃，利用水泥窯協(xié)同處置與其他技術(shù)，如異位化學(xué)氧化、表層阻隔技術(shù)等聯(lián)合應(yīng)用[14-15]。通過(guò)這種差異化處理，有針對(duì)性地控制各類污染物，以期最大限度地控制各類污染物的排放，提高整體處理效果。

3.3加強(qiáng)基礎(chǔ)、示范應(yīng)用研究以及技術(shù)設(shè)備研發(fā)

一是加大對(duì)水泥窯協(xié)同處置技術(shù)的基礎(chǔ)研究力度。例如：開(kāi)展大時(shí)間跨度下水泥產(chǎn)品中重金屬浸出的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)研究，評(píng)估其對(duì)人體暴露情況下的健康風(fēng)險(xiǎn)，以確保處置污染土壤產(chǎn)生的水泥是否永久安全。

二是積極開(kāi)展水泥窯協(xié)同處置技術(shù)在實(shí)際土壤修復(fù)中的應(yīng)用研究，探究不同工藝參數(shù)對(duì)水泥窯系統(tǒng)、處置效果、水泥產(chǎn)品的影響，為污染土壤水泥窯資源化利用提供有效的工程案例參考。例如：研究發(fā)現(xiàn)，水泥窯中污染土壤摻加比例為2.5%時(shí)，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益最大且不影響熟料質(zhì)量[16]。

三是加強(qiáng)技術(shù)設(shè)備研發(fā)推廣。加強(qiáng)政府、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)合，開(kāi)發(fā)更高效、更經(jīng)濟(jì)的預(yù)處理技術(shù)和成套設(shè)備。不斷優(yōu)化水泥窯處置工藝，提高污染物的無(wú)害化效果，減輕后端治理措施的壓力，從而降低處置成本，確保水泥窯協(xié)同處置全過(guò)程能夠環(huán)境安全、經(jīng)濟(jì)持續(xù)。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水泥窯協(xié)同處置污染土壤的實(shí)際應(yīng)用仍存在排放指標(biāo)管控難度大、特殊污染物處理困難、成本效益不明確等劣勢(shì)。針對(duì)這些問(wèn)題，本文提出了建立健全監(jiān)管制度、采取分類處理、加強(qiáng)基礎(chǔ)研究等一系列管控措施。通過(guò)采取上述措施，可以提高水泥窯協(xié)同處置污染土壤的環(huán)境效益，確保各項(xiàng)排放指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；針對(duì)性地處理特殊污染物，可以降低二次污染風(fēng)險(xiǎn)。另外，不斷優(yōu)化工藝，開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)，有助于提高該技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。總之，水泥窯協(xié)同處置污染土壤作為一種常用的修復(fù)技術(shù)，需進(jìn)一步優(yōu)化和完善，以期更好地發(fā)揮其在污染土壤治理中的作用。

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